基于熵權法的裝配式建筑風險因素識別

孫偉 李卉

摘要：為了豐富裝配式建筑風險的理論研究，規避和降低裝配式建筑各個階段的風險，本文結合裝配式建筑的發展現狀和自身特點，提出適用于裝配式建筑的全壽命周期劃分方式，并通過實際案例分析，對裝配式建筑的風險進行識別，并通過熵權法進行因素的評價，從而得到裝配式建筑各個階段的關鍵因素，為裝配式建筑風險評價指標體系的構建奠定基石，同時也為預防裝配式建筑質量、技術風險提供參考。

Abstract： In order to enrich the theoretical research of prefabricated building risk and avoid and reduce the risk of each stage of prefabricated building， this paper proposes the division of life-cycle for prefabricated building according to the development status and characteristics of the prefabricated building， analyzes and identifies the risks of prefabricated buildings and evaluates the factors through entropy method to get the key factors in each stage of prefabricated buildings， which provides the foundation for the construction of the prefabricated building risk assessment index system and also also provides reference for preventing prefabricated construction quality and technical risks.

關鍵詞：裝配式建筑；風險因素；指標體系

Key words： prefabricated building；risk factors；index system

中圖分類號：TU201.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）12-0063-03

0 引言

隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高，作為國民經濟支柱產業的建筑業正在全面展開轉型升級。而裝配式建筑作為轉型升級的核心手段，其能夠高度適應城鄉一體化發展的節奏。裝配式建筑是指用在加工廠預制好的構件在施工現場裝配而成的建筑。與我國傳統建筑相比，裝配式建筑的優勢主要體現在現場作業環節少、節省材料；現場濕作業少，環保；機械吊裝，施工效率高，節省人工等方面[1]。近年來，裝配式建筑在我國快速發展，國家的政策也提倡和引導使用裝配式建筑。裝配式建筑在非抗震區的使用會大大增加，隨著技術和理論的進步，未來建筑的大方向也和裝配式有關。

作為一種新型建筑形式，裝配式建筑在各個方面的要求都和傳統建筑不盡相同，例如技術方面、質量方面還有功能方面。而裝配式建筑具有大構件、快節奏的施工特點，一旦造成事故，后果將是比較嚴重的。因此要高度重視裝配式建筑的風險研究[2]。

由于裝配式建筑的各個方面要求的特殊性，傳統的全壽命周期劃分以及各階段的風險因素不適用于裝配式建筑。因此結合裝配式建筑的發展現狀和自身特點，提出適用于裝配式建筑的全壽命周期劃分方式，通過對裝配式建筑的風險進行識別，為裝配式建筑風險評價指標體系的構建奠定基石，同時也為預防裝配式建筑質量、技術風險提供參考。

1 裝配式建筑風險因素識別方法

研究方法：

本文在研究過程中，以文獻閱讀和案例分析為基礎，以熵權法為主要分析工具，綜合運用施工技術、管理學等多學科的理論知識，采用定量與定性分析相結合的研究方法。

1.1 文獻研究法

文獻研究法是一種閱讀和研究相關參考文獻資料，然后進行歸納、分析和總結的一種研究方法。本文基于閱讀安全管理、風險管理等多方面的書籍，査閱相關論文，并瀏覽相關網站搜集了大量的資料的基礎下，結合學習經驗以及同學間的相互討論，構建裝配式建筑的風險清單并對裝配式建筑全壽命周期中的風險因素進行識別[3]。

1.2 案例分析法

通過針對深圳萬科云城一期房地產開發項目的基本情況進行調査，了解其目前建造狀況，裝配式設計及施工技術，并分析這個項目在全壽命周期各個階段的風險因素。

1.3 熵權法

熵權法是一種在全面考察各種因素提供的信息量的基礎上，分析一個綜合指標的數學方法。作為一種客觀綜合定權法，其主要根據各指標提供給決策者的信息量大小來確定權重[4]。本文使用熵權法識別各個階段的關鍵風險因素。

2 裝配式建筑風險分析實例

2.1 案例情況

本次所選的案例為深圳市留仙洞的萬科云城一期。它是深圳市第一個具有超大規模的裝配式高層辦公建筑群，該工程將公寓、商業用房等集為一體。該項目的南北兩側分別是留光路和留新南路。該項目的主要是采用內澆外掛體系，所有的外墻、樓梯均采用預制構件，而主體則是采用鋁膜現澆形式。整體的預制率達到了17%，裝配率達到60%。

2.2 案例選擇原因

近年來，深圳市作為中國首批改革開放的經濟特區之一，其發展速度和成效最能體現出如今中國的經濟進步。在其快速發展的同時，也一直在積極地響應國家政策。深圳市一直在努力的推進裝配式建筑的發展。

2006年，深圳成為國家住宅產業化綜合試點城市。2017年深圳全市新開工裝配式建筑項目8個，總建筑面積61萬平方米，在建項目逾110萬平方米，已落實47個，總建筑面積約450萬平方米；2017年計劃開工項目近16個，總建筑面積已經達到135萬平米。位于留仙洞新興產業總部基地的萬科云城項目，是深圳裝配式建筑的標志性工程。因此選擇這個項目作為本文的分析案例，具有極大的代表性且有一定的實踐意義。

2.3 數據收集方法

通過咨詢該方向的6位專家，就影響裝配式建筑5個階段的各個影響因素進行打分。從而得到評價值矩陣。用A1、A2、A3、A4、A5來表示各個階段的評價值矩陣。其中A1代表裝配式建筑決策階段、A2代表裝配式建筑設計階段、A3代表裝配式建筑構件生產和運輸階段、A4代表裝配式建筑施工階段、A5代表裝配式建筑的運營階段。

2.4 數據分析方法

為了消除因素之間的量綱的不同，對各個矩陣進行處理。接著，求各階段因素的評價值權重以及各個指標的熵值和熵權。本文確定裝配式建筑裝配式建筑決策、設計、構件生產和運輸、施工、運營這5個階段的關鍵風險因素的原則為熵權越小權重越大。

3 裝配式建筑風險分析過程

3.1 分析及分析結果

3.1.1 裝配式建筑風險清單的構建

本文通過對裝配式建筑的全壽命周期進行歸納總結，建立每個階段的風險因素清單。根據裝配式建筑的特點和研究需要，將裝配式建筑的全壽命周期劃分為5個階段：決策、設計、構件生產和運輸、施工、運營階段[2]。具體的風險因素分類見表1。

3.1.2 熵權法識別裝配式建筑各階段關鍵風險因素

①原始數據獲取。

將3.1.1節構建的裝配式建筑風險因素清單，按照1-5的取值對各個因素的風險大小進行打分。

具體原則見表2。

通過咨詢該方向的6位專家，就影響裝配式建筑5個階段的各個影響因素進行打分。從而得到評價值矩陣。用A1、A2、A3、A4、A5來表示各個階段的評價值矩陣。其中A1代表裝配式建筑決策階段、A2代表裝配式建筑設計階段、A3代表裝配式建筑構件生產和運輸階段、A4代表裝配式建筑施工階段、A5代表裝配式建筑的運營階段。以下為決策階段的評價值矩陣。

A1=2.0 4.5 3.0 2.5 3.0 3.02.5 4.5 3.0 2.0 3.0 4.02.5 4.0 3.0 2.0 2.5 3.52.0 4.5 3.5 2.5 2.5 3.52.5 4.0 3.0 2.5 2.0 4.03.0 4.0 3.5 2.5 3.0 4.0

②標準化處理。

對評價值矩陣進行數學處理，以消除各個因素相互之間的量綱的不同。其中rij為第i個評價對象第 j 個指標的評價值，aij為A中的對應元素。

故采用式（1）對評價值矩陣進行數學處理。其中，決策階段的評價值矩陣標準化處理最后結果為：

R1= 1 0 1 0 0 10.5 0 1 1 0 00.5 1 1 1 0.5 0.5 1 0 0 0 0.5 0.50.5 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0

③指標熵權確定。

指標的評價值權重pij為：

熵值ej為：

其中，k=1/lnm，當評價值比重p=0時，p×lnp=0。

指標熵權wj為：

wj=（1-ej）∑r（1-ej） （4）

根據公式，決策階段指標的評價值權重矩陣 P1 為：

P1=2/7 0 1/4 0 0 1/21/7 0 1/4 1/2 0 01/7 1/3 1/4 1/2 1/4 1/42/7 0 0 0 1/4 1/41/7 1/3 1/4 0 1/2 0 0 1/3 0 0 0 0

根據熵值、熵權公式，計算結果如表3所示。

根據熵權越小權重越大的特點，參照以上計算結果，可以確定裝配式建筑各個階段的關鍵風險因素。如表3中熵權小的3個風險因素為決策階段的關鍵風險因素，分別為：A1、A2、A3。同理，可確定其他階段的關鍵風險因素，如表4。

4 應對措施

4.1 決策階段

決策階段作為風險來源的源頭，如何控制這個階段的風險顯得尤為重要。根據之前分析的結果，決策階段的關鍵風險因素為A1：通貨膨脹幅度過大、A2：決策水平低下、A3：相關政策的變動。對于A1這類經濟風險，是較難避免的，應該進行定性與定量相結合的風險研究。對于相關政策變動帶來的風險，只能作相關的預測研究，為決策提供一個參考[7]。而決策水平低下則需要相關決策人員深入了解相關裝配式建筑的具體情況，掌握充分可信的信息，進行可行性論證，不能僅僅憑著經驗做事[8]。同時，正確的決策還應該講究民主化和科學化。

4.2 設計階段

建筑設計是建筑工程的重要組成部分，這會關系到工程的建設是否經濟最優和質量能否達標。根據3.1節分析的結果，設計階段的關鍵風險因素為B2：對地質條件考慮不周，導致無法投入使用、B4：缺乏裝配式建筑集成設計經驗。為了規避這些風險因素，我們需要在設計階段就要對地質條件進行仔細勘探分析。在工程地質的勘過程中，一定要弄清楚在其中可能出現的風險，及時地對風險進行預防，并且在劃分工作階段時，也應該有相應的計劃，并且遵循一定的劃分原則，要求各個階段的要求相適應[9]。除此之外傳統的房屋建造，分為建筑師牽頭的專業拆分式的建筑設計，和施工單位主導的現場施工，兩個階段明顯分離[10]。裝配式建筑的建造，是基于部品部件進行系統集成實現建筑功能并滿足用戶需求的過程，建筑是最終產品。所以，必須用產品化、工廠化思維，站在建筑系統集成的層面上，去研究和分析問題。

4.3 構件生產和運輸階段

構件生產和運輸階段的關鍵風險因素為C2：構件混凝土強度不足、C3：構件脫模起吊時強度不足。為了避免這些風險，在構件生產時應該加強混凝土的養護同時提高設計強度的保證系數，以防止其他不利因素對混凝土強度造成影響。

4.4 施工階段

施工階段的關鍵風險因素為D3：吊裝操作失誤、D4：高空臨邊墜落風險、D5：重物墜落風險、D8：起重機作業半徑不足。為了避免這些風險，應該注重施工人員的崗前施工技能培訓。裝配式建筑的所有構件都需要進行吊裝，若是指揮員或者是操作員配合不當則易發生安全事故。同時還要加強施工人員的安全防范意識。多開展安全講座，進行日常的安全教育。

4.5 運營階段

運營階段的關鍵風險因素為E3：各參與方未能通力合作。這就要求在裝配式建筑全壽命周期各階段，各參與方人員保持合作，保證信息的互通性與時效性。

5 結論

目前，隨著我國對裝配式建筑的大力推廣，對預制裝配式建筑工程的風險評價與管理也提出了更高的要求。在裝配式建筑全壽命周期中，存在許多的風險，例如施工過程中的預制結構或構件裝載、吊運、拼裝的風險[5]。這不僅威脅著施工作業人員的自身人身安全，同時也使得相關的公司單位承受較大的經濟損失。因此，本文基于深圳市萬科云城一期裝配式建筑的特點與研究需要，通過采用文獻閱讀，群體討論識別裝配式建筑全壽命周期的5個階段的風險因素，提出適用于裝配式建筑的全壽命周期劃分方式，通過對裝配式建筑的風險進行識別，為裝配式建筑風險評價指標體系的構建奠定基石，同時也為預防裝配式建筑質量、技術風險提供參考。

參考文獻：

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